Question

近些年來，世界各地頻現(xiàn)種種極端天氣．二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等是導(dǎo)致極端天氣的重要因素，研究這些化合物的綜合處理具有重要意義．
（1）工業(yè)上可利用二氧化碳和氨氣合成尿素，其總反應(yīng)如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H＜0，該反應(yīng)在

 

（填“較高溫度”或“較低溫度”）下能自發(fā)進(jìn)行．
（2）已知合成尿素分兩步進(jìn)行：
第1步：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁＜0
第2步：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H₂＞0
下列示意圖中[a表示2NH₃（g）+CO₂（g），b表示NH₂COONH₄（S），c表示CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）]，能正確表示尿素合成過程中能量變化曲線的是（填序號(hào)）

 

．

（3）合成尿素過程中，當(dāng)NH₃與CO₂的物質(zhì)的量之比為1：2時(shí)，NH₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示．

①A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v_逆（CO₂）

 

B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v_逆（CO₂）（填“＜”“＞”或“=”）．
②達(dá)到平衡時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（4）活性炭可用于處理大氣污染物NO，在某1L恒容密閉容器中加入0.100mol NO和2.030mol固體活性炭（無雜質(zhì)），生成氣體E和氣體F．當(dāng)溫度分別在T₁℃和T₂℃時(shí)，測(cè)得平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì) n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①請(qǐng)結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
②上述反應(yīng)在T₁℃時(shí)的平衡常數(shù)為K₁，在T₂℃時(shí)的平衡常數(shù)為K₂．計(jì)算K₁=

 

，根據(jù)題給信息判斷，T₁和T₂的關(guān)系是

 

．
A．T₁＞T₂ B．T₁＜T₂ C．無法比較
③若密閉容器為容積可變，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)的影響

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0分析判斷；
（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量高低與反應(yīng)吸放熱之間的關(guān)系來判斷；
（3）①由CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖可知，在A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)仍將繼續(xù)正向進(jìn)行；
②利用三段式法計(jì)算；
（4）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②計(jì)算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
③根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析解答；

解答： 解：（1）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）△H＜0，△S＜0，低溫下滿足△H-T△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：較低溫度；
（2）當(dāng)反應(yīng)物的能量高于生成物的能量時(shí)，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物的能量低于生成物的能量時(shí)，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，據(jù)反應(yīng)Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H₁＜0
反應(yīng)Ⅱ：NH₂COONH₄（s）?CO（NH₂）₂（I）+H₂O（I）△H₂＞0，可以知道2NH₃（g）和CO₂（g）的能量和高于NH₂COONH₄（s）的能量，NH₂COONH₄（s）的能量低于CO（NH₂）₂（I）+H₂O（I）的能量，故選C．
故答案為：C；
（3）①由CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖可知，在A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)仍將繼續(xù)正向進(jìn)行，故v_逆（CO₂）小于B點(diǎn)平衡時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率；
故答案為：＜，
②設(shè)NH₃的初始物質(zhì)的量為a，CO₂的初始物質(zhì)的量為2a，則，
          2NH₃+CO₂

一定溫度  .

CO（NH₂）₂+H₂O
起始/mol   a     2a
轉(zhuǎn)化/mol  0.6a  0.3a
平衡/mol  0.4a  1.7a
平衡時(shí)CO₂轉(zhuǎn)化率為=

0.3a

2a

×100%=15%，
故答案為：15%；
（4）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂；
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②平衡時(shí)c（NO）=

0.04mol

2L

=0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=

0.03mol

2L

=0.015mol/L，故T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K₁=

0.015×0.015

0.022

=

9

16

，故答案為：

9

16

；
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：C；
③C+2NO?N₂+CO₂，反應(yīng)前后氣體體積不變，增大壓強(qiáng)，平衡不動(dòng)，該反應(yīng)氣體分子總數(shù)不變，反應(yīng)速率增大；
故答案為：該反應(yīng)氣體分子總數(shù)不變，在其他條件不變時(shí)，壓強(qiáng)升高，平衡不會(huì)移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不會(huì)改變，壓強(qiáng)升高，使NO濃度增加，反應(yīng)速率增大；

點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于化學(xué)反應(yīng)能量變化，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的總合考查題，主要考查了化學(xué)平衡移動(dòng)原理應(yīng)用，平衡常數(shù)計(jì)算，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度中等．